Biología Molecular: Procesos Fundamentales y Aplicaciones Biotecnológicas

Fundamentos y Aplicaciones de la Biología Molecular

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) es una técnica fundamental en biología molecular. Para comenzar el proceso, se necesitan los siguientes componentes:

• Cebadores (primers)
• Taq polimerasa
• Desoxirribonucleótidos (dNTPs)

El proceso de PCR consta de los siguientes pasos, que se repiten en ciclos:

1. Desnaturalización: Se separan las hebras que forman el ADN que se quiere amplificar, aplicando altas temperaturas.
2. Hibridación (Annealing): Se une el cebador a su cadena complementaria de ADN.
3. Elongación (Extensión): Entra en acción la Taq polimerasa, que sintetiza nuevas cadenas de ADN a partir del ADN molde de la muestra.

Las cadenas recién sintetizadas se separan y el ciclo se repite. Este proceso se repite aproximadamente 30 veces, tras lo cual se obtiene una muestra de ADN idéntica al ADN inicial, pero en una cantidad significativamente mayor (amplificada).

Aplicaciones de la PCR

• Diagnóstico de enfermedades: Infecciosas y hereditarias.
• Identificación y análisis de ADN.
• Secuenciación de ADN.

Genética del Desarrollo

Los científicos Antonio García Bellido y Ginés Morata descubrieron que los animales se construyen de forma modular. Identificaron compartimentos en los que se expresan determinados genes, conocidos como genes selectores.

Procesos Celulares Fundamentales

Proliferación Celular

La proliferación celular precisa la división de las células y, por tanto, la replicación de su genoma.

Diferenciación Celular

La diferenciación celular requiere la regulación de la expresión del genoma, lo que implica que se expresen unos genes y no otros para que las células adquieran funciones especializadas.

Traducción Genética (Síntesis de Proteínas)

Durante la traducción, el ribosoma se desplaza sobre el ARNm (ARN mensajero) leyendo la secuencia de bases por tripletes (codones). Los ARNt (ARN de transferencia) dispersos transportan los aminoácidos. Cada ARNt se caracteriza por un triplete complementario (anticodón) que determina el aminoácido específico que transporta. Así, los aminoácidos se van uniendo para formar la proteína, siguiendo la información codificada en el ARNm.

Biotecnología y ADN Recombinante

La biotecnología es el conjunto de técnicas que permiten manipular el genoma de un ser vivo para introducir artificialmente genes.

La transformación genética de las especies es un fenómeno natural que ocurre en las bacterias, las cuales poseen un plásmido extracromosómico que puede pasar de un individuo a otro.

Basándose en este fenómeno, el desarrollo de técnicas de ADN recombinante permite alterar las características genéticas de los individuos. Esto se logra al obtener fragmentos de ADN que pueden ser transferidos a células en cultivo, las cuales los incorporan y transmiten a la descendencia.

Dogma Central de la Biología Molecular

La síntesis de proteínas ocurre de la siguiente manera:

1. El ADN del núcleo transcribe el mensaje codificado al ARNm (transcripción).
2. En las células eucariotas, el ARNm formado sobre el ADN se adhiere a un ribosoma, donde es leído y traducido el mensaje codificado que trae del núcleo.
3. El ARNt selecciona un aminoácido específico para cada grupo de tres nucleótidos de ARNm. Ahí se van uniendo otros aminoácidos de acuerdo con la información codificada, formando la cadena proteica (traducción).

Aplicaciones Industriales y Terapéuticas

Farmacéutica

• Hormona del crecimiento: Utilizada en el tratamiento del enanismo.

Industria Alimentaria

• ADN polimerasa: Fibrosis quística.

Detergentes

• Lipasa: Enzima eficiente en la eliminación de suciedad (especialmente grasas).